RESULTADOS

RESULTADOS DE PECTINA DE CASCARA DE MARACUYA

El presente estudio propone la utilización de los desechos de la industria de concentrados de maracuyá, especialmente de la cáscara, para la obtención de pectina de alta calidad, con el objeto de dar nuevos ingresos económicos al país, generar fuentes de trabajo y mantener un equilibrio en el ecosistema que evite la contaminación que podría producirse a partir de estos desechos arrojados al ambiente.

GRADO DE GELIFICACION

Gradode felificacion= gramosde sacarosagramosde pectinausada

Gramos de sacarosa= 100 gr.

Gramos de pectina usada= 0.25 gr

REVISION DE INVESTIGACIONES

Extracción de pectina a partir de la corteza de maracuyá (Passiflora edulis var. flavicarpa degener)

Monserrat Cuesta y Ricardo MuñozLaboratorio de Química Orgánica e Investigaciones Aplicadas, Departamento de Ciencias Nucleares

Purificación de la pectinaEl extracto de pectina obtenido de la corteza de maracuyá seca con capa superficial amarilla, se sometió a un proceso de purificación con carbón activado de acuerdo con Villegas (1993). Para lo cual, el filtrado de pectina, se trató con carbón activado, se agitó la suspensión y se calentó a ebullición, durante 10 min; se filtró, se precipitó con 1.5 volúmenes de etanol al 95 %, se lavó con etanol al 60% y nuevamente se filtró y secó a 60 _C. Finalmente, se determinó la calidad de la pectina después de este proceso de purificación.

Propiedades físico-químicas de la pectina aislada y purificadaDespués de haber analizado los resultados obtenidos del proceso de extracción y purificación se escogió el proceso óptimo y se determinaron algunas de las propiedades físico-químicas de la pectina aislada y purificada: humedad, cenizas, contenido de azúcares reductores, peso equivalente, grado de gel, tiempo de gelificación y viscosidad de una solución de pectina al 1 %, basados en el trabajo de Arias [1].

RESULTADOS Y DISCUSIÓN DE LA INVESTIGACION

Eliminación de sólidos solublesDespués de la inactivación enzimática, se realizaron 3 lavados, como se indica en la Tabla 2, en la cual se muestran los valores obtenidos de los grados Brix en los distintos lavados.Como se puede observar, la mayoría de los sólidos solubles se eliminan en la inactivación enzimática y solo se necesitan dos lavados más para eliminar todos los sólidos solubles.

Secado de la corteza de maracuyáEn la Figura 1, se presentan las curvas de secado de la corteza de maracuyá con capa superficial amarilla y corteza de maracuyá eliminada la capa superficial. Se puede ver que el tiempo necesario para el secado de la corteza de maracuyá con capa superficial es d 6.4 h; mientras que, para la corteza sin capa superficial, es menor a 4 h, lo que implica un ahorro de energía de al menos el 37.5% dentro del proceso total.

Tabla 2. Determinación de los grados Brix en los diferentes lavados de la corteza

Resultados de la extracción de pectinaEn la Tabla 3, se presenta una comparación de las propiedades de la pectina extraída a partir de la corteza de maracuyá con capa superficial amarilla, con respecto a la pectina extraída a partir de corteza sin capa superficial.A partir de los valores obtenidos se puede ver claramente que, aunque el eliminar la capa superficial amarilla implique el 50% de la materia prima, el rendimiento en la extracción es mayor, que si se utilizara toda la corteza y también se puede observar que su grado de esterificación, el porcentaje de metoxilos y el porcentaje del ácido anhidro galacturónico es mayor.De acuerdo con estos resultados, la pectina de alto grado de metoxilos ligada a la capa superficial amarilla es liberada al eliminar dicha capa, por lo que la extracción es mucho más efectiva. En lo que se refiere al color, es muy notoria la diferencia que existe entre estas dos clases de pectina,

como se indica en la Tabla 3. Se puede decir que al eliminar la capa superficial amarilla, se eliminan los agentes colorantes que afectan la pureza de la pectina extraída.

Resultados de la purificación del extracto con carbón activadoEn la Tabla 4, aparece una comparación entre la pectina extraída a partir de la corteza de maracuyá con capa superficial amarilla sin purificar y pectina extraída y purificadacon carbón activado.Como se puede observar, los valores obtenidos del grado de esterificación, el porcentaje de metoxilos y el porcentaje del ácido anhidro galacturónico, que se refieren a la caracterización de la pectina, al pasar por la superficie activa del carbón, se modifican considerablemente, lo cual puede deberse a la temperatura aplicada el proceso de purificación, asociada con el carácter deadsorción del carbón activado.

Tabla 3. Comparación de las propiedades de pectinas extraídas a diferentes valores de pH a partir de corteza de maracuyá con la capa superficial amarilla y sin capa superficial amarilla

Es decir la pectina extraída, al someterla a un proceso de calentamiento con el carbón activado, pudo sufrir una descomposición de su estructura, que disminuyó su grado de esterificación. Además, se podría pensar que el carbón activado retiene las pectinas de alto grado de metoxilos que son de mayor tamaño, pero dejan pasar las de bajo grado de metoxilos. Esto podría explicar ladisminución, tan drástica, de su rendimiento y de sus propiedades.En lo que se refiere al color, se puede observar que a partir de los resultados de la Tabla 4, no se presenta un considerable mejoramiento con respecto a la pectina extraída sin purificar.Las consecuencias benéficas de la operación de pulido de la corteza son el mejoramiento del rendimiento, el mayor grado de pureza, porque no hay color, y un aumento del contenido del ácido anhidro galacturónico y el porcentaje de metoxilos.

Secado de la pectina precipitadaA partir de la Figura 2, se encontró que el tiempo óptimo de secado es de alrededor de 3.3 h.

Propiedades físico-químicas de la pectina aislada y purificada

En esta sección se resumen todas las propiedades de la pectina extraída de la corteza de maracuyá, sin capa superficial y purificada a pH 3 con HCl, comparada con los requerimientos establecidos por la FAO y con las propiedades de una pectina comercial cítrica.

Tabla 4. Comparación de las propiedades de pectinas extraídas a diferentes valores de Ph a partir de corteza de maracuyá con la capa superficial amarilla y pectina purificada con carbón activado.

De los resultados mostrados en la Tabla 5, se ve que la pectina obtenida, está dentro de los parámetros dados por la FAO y en comparación con la pectina cítrica comercial, el grado de esterificación de la pectina extraída es mayor como también lo es su porcentaje de metoxilos y ácido anhidro galacturónico, lo que la hace una pectina de alto contenido de metoxilos.

Tabla 5. Propiedades de la pectina extraída a pH 3 conHCl a partir de cáscara de maracuyá sin capasuperficial, comparada con los requerimientos de FAO/WHO/JECFCA1 y con las propiedades de

una pectina comercial cítrica2.

El fruto del maracuyá es una baya, de forma globosa u ovoide, con un diámetro de 4– 8cmdeanchoyde 6–8cmde largo; la base y el apice son redondeados; la corteza es de color amarillo,de consistencia dura, lisa y cerosa, de unos 3mm de espesor( 1);protege un mesocarpo duro,carnoso y escamoso, formado por una serie de 5 capas de células enel interior, en el cual se encuentran innumerables semillas de forma oval achatada ,cada una rodeada de un arilo(membrana mucilaginosa) que contiene un jugo aromatico, donde se encuentran las vitaminas y otros nutrientes( 1)( 2).Un fruto maduro esta constituido proporcionalmente asi: cascara 50- 60%,jugo30- 40%ysemilla10-15% (2).En1953, Shermanindicoquelacantidaddepectinaenlacascarademaracuyaesdel20% en materia seca( 3).

En las frutas, la mayoría de los grupos ácidos del ácido galacturónico están esterificados por metanol. Este metanol puede perderse con relativa facilidad por hidrólisis ácida o enzimática, dejando el grupo ácido libre. En función del porcentaje de restos de ácido galacturónicoesterificado las pectinas se clasifican como de alto metoxilo cuando este porcentaje es superior al 65% y de bajo metoxilo cuando es inferior.Para fines industriales, las fuentes de obtención de las pectinas se restringe prin ci palmente a las cáscaras de los frutos cítricos (20-35%), infrutescencia del girasol (15-25%), remolacha (10-20%) y pulpa de manzana (10-15%).

Las pectinas de bajo metoxilo forman geles en presencia de calcio u otros cationes divalentes en un amplio rango de pH, con o sin azúcar. Debido a su bajo con tenido de azúcar, las pectinas de bajo metoxilo tienen muchas aplicaciones en ali mentos bajos en calorías y en alimentos dietéticos (May, 1990: 79-99).

Las características químicas de las pectinas que influyen en la fuerza del gel son el grado de esterificación y el peso molecular; por lo tanto, el grado de esterificación es un factor clave para determinar la conformación y las propiedades reológicas de las pec ti nas (Hwang, Roshdy, Kontominas, Kokini, 1992: 1180-1184). El grado de esterifica - ción también está relacionado con la formación del tipo de gel. A mayor grado de es te ri ficación mayores serán las interacciones hidrofóbicas, por lo que el gel será más fuerte. Además, un alto grado de esterificación conlleva una mayor temperatura de geli fi ca ción, por eso se llaman pectinas ultrarrápidas. Las pectinas estudiadas tienen un alto grado de esterificación: 86,24% y 88,79%, respectivamente, comparado con el 81,50% de la pectina comercial (Sharma, Liptay, Le Moguer, 1998: 543-547).

La habilidad de la pectina a gelificarse también depende de su solubilidad, vis co sidad y de su peso molecular (Rao, 1993: 66-67). La viscosidad no solo depende de la concentración del polímero, sino también del peso molecular. Cuanto más alto es el pe so molecular mayor es su viscosidad, por consiguiente mayor es su grado de ge li fi ca ción.La molécula de pectina puede contener 100 mil unidades o más, corres pon dien te al peso molecular, lo que depende de la materia prima empleada.

El conocimiento de la viscosidad intrínseca ayuda en la determinación del peso molecular y consiste en la capacidad de la molécula del polímero a incrementar la viscosidad (Kar y Arslan, 1999: 277-284). Las magnitudes del grado de gelificación, vis cosidad relativa, viscosidad intrínseca y peso molecular obtenidos para las pectinas estudiadas se indican en la tabla 5.

[1] Arias, M., 1986. Extracción de pectinas de las cáscaras de cítricos. Tesis de grado de Facultad de Bioquímica y Farmacia, Universidad Central del Ecuador, Quito, p.50.

[2] Askar, A., Gierschner, K., Siliha, H. y El-Zoghb, M. Polysaccharide und trubstabilität tropischer nektare. flüssiges obst Jg. 58, Heft 5/91, p. 244.

(1)CVCA.(2006).Monografiademaracuya.GobiernodeEstadoVeracruzhttp://portal.veracruz.gob.mx/pls/portal/docs/page/covecainicio/imagenes/archivospdf/archivosdifusion/tab4003236/monograf%cda%20de%20maracuya.pdf(mayo2009)(2)Schols,H.A.,&Voragen,A.J.(2002).Thechemicalstructureofpectins.EnG.B.Seymour,&P.J.Knox,Pectinsandtheirmanipulation(pags.2-19).MidsomerNorton:BlackwellPress(3)Cassab,O.(1999).Manejointegradodelcultivode

maracuya.Cochabamba:CORDEP

May, D. C. “Industrial pectins: sourdes, production and applications”.Carbohydrate Polymers. 12, 1990.

Hwang, J. K.; Roshdy, T. H.; Kontominas, M. y J. L. Kokini. “Comparison of dialysis and metal precipitation effects on apple pectins”. Journal of Food Science 57, 1992.

Sharma, S. K.; Liptay, A. y M. Le Maguer. “Molecular characterization, physico-chemical and functional properties of tomato fruit pectin”. Food Research In ternational, Vol. 30, núm. 7, 1998.

Kar, F. y N. Arslan. “Characterization of orange peel pectin and effect of sugars, L-ascorbic acid, ammonium persulfate, salts on viscosity of orange peel pectin solutions”. Carbohydrate Polymers 40, 1999a.––––. “Effect of temperature and concentration of viscosity of orange peel pectin solutions and intrinsic viscosity-molecular weight relationship”. Carbohydrate Polymers 40, 1999b.